一种新的混凝土坝健康定性诊断指标量化方法.pdf
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1、第 3 2卷第 3期 2 0 1 0年 3月 人民黄河 YEL LOW RI VER Vo 1 3 2, N o 3 Ma r 2 0 1 0 【 水利水 电工程 】 一 种新的混凝土坝健康定性诊断指标量化方法 张磊 , 崔永建 , 金秋 , 陈坤城 , 徐 波 ( 1 河海大学 水利水电工程学院, 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ; 2 河海大学 水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心, 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ; 3 河海大学 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ) 摘要: 构建了混凝土坝定性诊断指标体系, 利用模糊数学中的隶属度
2、来反映定性诊断指标与健康评价集中的健康等级 之间的一一对应关系, 对定性诊断指标进行量化时引入模糊数学中的优先关系法, 通过二元比较的方法确定其排序, 继 而得到每个定性诊断指标的隶属度。 关键词:混凝土坝;定性诊断指标;隶属度;安全巡视检查 中图分类号 :T V 6 4 2 文献标识码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 01 3 7 9 2 0 1 0 0 3 0 5 0 混凝土坝安全监测既包括对坝体、 坝基及近坝区位移、 渗 流、 应力应变等的定点仪器监测, 也包括定期或不定期的安全 巡视检查。因此 , 在进行混凝土坝健康诊断时, 既要对实测数
3、 据( 定量诊断指标) 进行分析 , 也要对安全巡视检查的结果( 定 性诊断指标) 进行研究。 分析混凝土坝定性诊断指标时, 需要将大坝安全巡视检查 的定性结果进行量化, 即采用一定的度量方法将其转换为 0 , 1 区间的无量纲数值, 使不同诊断指标具有相互可比性。目前 采用的定性诊断指标的度量方法有区间评分法、 二元有序对 比 模型法 。 等, 但它们存在以下问题: 主观随意性较大, 容易 受人为因素的影响; 不同指标之间评分相互独立, 协调性较 差 ; 定性指标隶属度排序提前给定, 实际操作限制过多。因 此 , 笔者对定性诊断指标进行量化时引入模糊数学 中的优先关 系法。 1 混凝土坝定性
4、诊断指标体系的构建 根据相关规范的规定, 按科学性、 相对完备性、 简洁性、 相对独立性及层次性原则, 构建了混凝土坝安全巡视检查健康 诊断指标体系, 见图 1 。 图 1 混凝土坝安全巡视检查健康诊断指标体系 2 诊断指标健康评价集的设计 考虑已有规范、 实践经验 、 医学上对健康的划分、 国外评价 方法及人类心理活动等 。 多方面因素, 将混凝土坝健康等 级划分为五级: 1 1 O V= , , , , = 健康 , 亚健康, 轻度病变, 重度病变 , 病重 ( 1 ) 采用模糊数学的方法对定性诊断指标进行定量分析, 即利 用模糊数学中的隶属度来反映定性诊断指标与健康等级之间 的一一对应关
5、系。 隶属度一般取 0, 1 区间的无量纲数值, 则 可建立定性诊断指标隶属度与健康等级之间的映射关系, 即对 应 的分级标准为 ( 0 8 , 1 、 ( 0 6 , 0 8 、 ( 0 4 , 0 6 、 ( 0 2 , 0 4 、 0 , 0 2 。 3 定性诊断指标隶属度的确定 定性诊断指标一般只能模糊地描述其特性, 若用确切的数 值或数学公式来表示则很困难。对定性诊断指标的分析一般 有以下两种方法 : 一是纯粹的定性分析方法 , 即整个分析过程 完全用定性语言进行描述, 其逻辑推理过程完全靠实际工程经 验和缜密的思维判断; 二是采用一定的方法将定性诊断指标量 化, 凭借数学计算理论进
6、行诊断分析。前者是将经验推理用于 诊断分析, 受人为因素影响较大; 而后者则可根据专家的坝工 知识和数学计算方法对大坝定性指标进行科学诊断。 笔者采用模糊数学中基于二元对比的优先关系法 来确 定定性诊断指标的隶属度。基本思路是: 首先采用二元 比较的 方法得到各定性诊断指标关于诊断目标 优” 的隶属度排序, 然后将定性的顺序转换为定量的隶属度。 3 1 优先关系排序法 设有m个定性诊断指标, c 为诊断指标 相对于诊断指标 Y i 作二元比较时关于诊断目标 优”的隶属度, c 的含义正好 收稿 日期 : 2 0 0 9 0 8 - 3 1 基金项 目: 国家 自然科 学基 资助金 项 目( 5
7、 0 8 0 9 0 2 5 , 5 0 8 7 9 0 2 4 , 5 0 5 3 9 1 1 0 ) ; “ 十一 五 ” 国家科技 支撑计 划项 目( 2 0 0 6 B A C I 4 B 0 3 ) ; 中国水 电工程顾 问集团公 司科 技 项目( C H CK J一2 0 0 70 2 ) ; 江苏省“ 3 3 3高层次人 才培养工程” 科研项 目 ( 2 0 1 7一肋 8 0 3 7) 作者简介 : 张磊 ( 1 9 8 5 一 ) , 男, 山 东济南人 , 硕 士研 究生, 研 究方向 为大坝安 全 监控。 E ma i l : b i g w o r l d 3 2 6
8、y a h O O c o m e n 人 民 黄 河2 0 1 0年第 3期 相反。 c c 表示诊断指标Y 关于诊断 目标 y 优” 的隶属度高 于诊断指标 。 c =0表示Y 与, , , 相比无优越性可言。 c 在 O , 1 区间取值, 如果Y 与, , 相比绝对优越则 c =1 , 反之c =0 。 c q i :1 表示 Y 对 的优越性与 对 Y 的优越性之和为 1 。 可得优先关系矩阵为 f 0 C = I ; f= ( c ) ( 2 ) l c m l 0 j 给定 0, 1 , 得 c的 A截矩阵: C =( c : ) ( 3 ) 当C A时, c =1 ; 当 “
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